A Study on the Vibration and Acoustic Radiation from an Elastic Free- Free Beam due to a Steel Ball Impact

강구의 충돌에 의한 양단자유 보의 진동 및 음향 방사에 관한 연구

In this study, vibrations and resulting acoustic radiations from an elastic beam impacted by a steel ball were studied theoretically and experimentally. First the transverse vibrations of free-free elastic beams are analysed with modal analysis technique. The impact forces are modeled with the Hertz's theory and the contanct duration is compared with the measured values. Also the calculated beam vibrations are verified with the experimental results. Then the acoustic radiations due to the beam vibration are studied numberically and experimentally. The acousticpressure is calculated assuming the beam has an elliptical cross-section. The predicted acoustic pressure is compared with the measured value. It was found that both the predicted beamvibrations using the Hertz's theory and the estimated acoustic pressure under the assumption of an elliptical cross- section are in very good agreements with the measured values.

본 연구에서는 배플이 없는 사각단면을 가진 양단자유의 탄성보에 강구가 횡 방향으로 충돌할 때 발생되는 음압을 M.Sakata와 M.Horii의 방법을 적용하여 구하였으 며, 보의 가속도는 모우드 해석기법을 적용하여 구하였다. 그리고 충돌시 발생되는 충격격과 접촉시간은 허즈(Hertz)접촉이론을 이용하였다.그리고 실험을 통하여 이 론으로 구한보의 가속도, 접촉시간, 방사음압의 결과와 비교하였다. 기존의 연구내 용을 기반으로한 본 논문의 기여부분은 hertz 접촉이론을 본 연구의 시스템에 적용하 여 접촉시간을 실험적으로 검증하였으며 모우드 해석기법을 이용하여 구한 보의 진동 을 실험과 비교하였고, 시스템을 탄성보로하여 M.Sakata의 방법을 적용하여 발생되는 음압을 실험으로 검증한 것이다.